基于NURBS的渦輪葉片參數化設計

張為民，郝小忠，何 磊

(1．中國燃氣渦輪研究院，四川江油 621703)

(2．南京航空航天大學機電學院，江蘇 南京 210016)

葉片是航空發動機的核心零件。在實際的葉片設計中，設計師根據葉片截面關鍵幾何尺寸，選用合適的翼型離散數據點，手工計算出葉片的型值點，使用常規CAD/CAM軟件中需要大量交互建模的設計方式構造葉身模型，設計過程周期長，計算工作量大，難以滿足設計過程中需要大量反復修改的要求，設計師在不斷修改葉片的三維模型上花費了大量的時間［1］。

葉片的設計是一個不斷迭代的過程，葉片的結構參數需要根據氣動設計、強度設計的要求進行反復調整，這就對葉片的參數化設計提出了較高的要求。

1 翼型模板定義

葉片型面是由多個截面輪廓曲線按一定的規律積疊而成的空間曲面，因此葉片參數化設計的關鍵是進行各截面形狀的設計。葉片的截面形狀都類似于飛機機翼截面形狀，一般稱之為機翼形，葉片的翼型如圖1所示。葉片設計中所用到的翼型資料一般是從航空翼型資料和試驗研究中得來的。最常用的翼型有NACA翼型，它是20世紀30年代末美國航空咨詢委員會(NACA)提出的［2］。

圖1 葉片翼型圖

翼型由前緣圓弧、葉背型線、后緣圓弧、葉盆型線4條曲線組成，曲線以離散型值數據點來表示。離散數據點很難參數化表示，前緣、后緣圓弧由兩次規則曲線表示，葉背、葉盆型線由三次自由曲線表示，而一般非有理方法無法同時表示這兩種曲線。……